華同動立磨技術在陶瓷行業中的應用及優勢

劉桂桐，劉國俊

（華南理工大學，廣州華同科技開發公司，廣州 510641）

機械與設備

華同動立磨技術在陶瓷行業中的應用及優勢

劉桂桐，劉國俊

（華南理工大學，廣州華同科技開發公司，廣州 510641）

動立磨是為解決傳統磨機復雜、產能低、能耗高、磨損大、環保差等技術難題，吸取國際先進技術以及發明者的最新研究設計理念，結合市場和生產實際需要，經過多年潛心設計研制而成的。本文主要從動立磨機的工作原理和構造及動立磨技術在在陶瓷行業的應用及優勢等方面進行闡述。希望能給陶瓷行業節能做出一點貢獻。

華同動立磨；陶瓷行業；應用；優勢

1 前言

HTDM華同動立磨（是劉國俊、劉桂桐兩人發明設計的，所以又名劉氏磨），已于2013年獲得國家發明專利和實用新型專利。

動立磨是為解決傳統磨機復雜、產能低、能耗高、磨損大、環保差等技術難題，吸取國際先進技術以及發明者的最新研究設計理念，結合市場和生產實際需要，經過多年潛心設計研制而成的。

動立磨采用了目前國際上最為先進的粉磨技術，不用鋼球、不用磨輥、磨盤等工作件，是一種無介質的干法粉磨機，它具有節能，低碳環保、磨損少，建設投資省、生產效率高、運行穩定，比普通磨機節能45%～65%，甚稱磨機制造史上的又一重大革新，正所謂是“新時代的磨機”。動立磨作為新一代技術產品，廣泛應用于金屬及非金屬礦物料的粉磨作業，在建材行業尤其是陶瓷原料的粉磨加工應用上，更顯示出其粉磨工藝先進、節能、低碳環保、無二次污染、細度可調，是比較理想的粉磨設備。

2 動立磨機的工作原理和構造

由粉碎理論知，隨著物料尺寸變小，表面積增大，所需耗費的能量也增加。此外，對于球磨機、雷蒙磨這一類低頻率下工作的機械，物料達到一定的細度后，包附在研磨體表面的粉料形成了彈性墊襯，大大降低粉磨效果，因此，當粉磨達到一定程度時，再用這些低頻的工作方法繼續粉磨和細磨，效率極低，電耗大、產能低，十分不經濟。振動磨和氣流磨粉碎是一些高頻率工作的細磨設備，其細度可達1 um，而且有較高的效率，但、由于是高頻率，其單產能力必定受到一定的限制，產能就很難達到生產的要求。動立磨就是介乎這兩者之間，大大高于低頻工作方法，又接近于高頻率的工況條件，同時兼有高頻率的機械沖擊強力粉碎作用，又有氣流磨高頻沖擊式的強力粉碎作用，是兩種類型的綜合體，所以粉磨效率大大提高，同時產能也得到相應的增大以滿足生產的要求。

HTDM華同動立磨為立式結構，由進料口、傳動裝置（包括轉子和傳動軸部分）機體，粉碎工作腔、出料口、機座等構成。工作時，傳動裝置使主軸旋轉，主軸帶動轉子運行。物料在頂部加入后，利用磨機內特殊的渦輪反擊機構把礦物料帶起并高速高頻率運動，利用物料本身的作用代替鋼球高速對撞，純屬是物料（顆粒）打擊物料的自粉碎過程；與此同時在轉子氣流的作用下物料顆粒被氣流夾帶著并高速循環不斷地運動，在運動過程中物料顆粒之間產生高頻強力的沖擊和磨削，物料在上述各種作用力的復合作用下而被強力粉碎；在這一過程中物料完全處在物料打擊物料的狀態，在應力的作用下致使物料顆粒一個或多個斷面上發生無數的裂紋并不斷擴大、加深和延伸，從而使物料顆粒裂解成微粒最終被粉碎，它集沖擊、撞擊、擠壓、剪切、磨削于一身，充分體現了裂紋理論和綜合理論的精粹的最新粉磨技術。產品的細度可達d97＜10 um，。物料被粉碎后，從底部排料管排出。因此，破碎比大，且出料均勻，由于物料主要是處在互相撞擊的狀態中被粉碎，故磨損件較少而且壽命長，襯板可長達一年以上，能耗低、無粉塵溢出，最突出的一點是無二次污染，這是其它粉磨設備無法比擬的。

（1）HTDM華同動立磨的主要優點

節能：電耗低節能明顯，比雷蒙磨、輥磨機節電35%～40%，比球磨機節電45%～65%，單位電耗：12～18kW·h/t。環保低碳：無粉塵冒出（微負壓操作），噪音低（50～65 dB，遠遠＜80 dB），節省了環保費用，完全達標文明生產。

易損件少且使用壽命長：磨機襯板壽命可達一年以上，耐磨塊、襯板可全部采用耐磨陶瓷、剛玉或其它非金屬材料，避免二次污染，磨機內部主軸承采用稀油潤滑并裝設水冷卻裝置可提高軸承壽命，具有降溫省耗的功能。

節省投資：磨機結構緊奏簡結（含系統），占地空間少（相當于球磨機30%），操作維護容易，細度調整方便。

結構更優越：由于采用了石打石的粉碎原理，赿硬的物料就越脆就越容易碎裂，也就是說越容易粉碎，磨機的粉碎能力越強，所以對中等硬度以上物料的粉磨完全不成問題、避免跑粗現象，也不存在過粉磨現象，產品顆粒外形好（以球形為多）、細度均勻、通過率保證。同時，結構簡單、運行可靠的傳動裝置，提高可靠性，方便維護。

生產更安全：本磨機為無介質磨，既沒有鋼球（段）也沒有磨盤、磨輥等工作件，完全是靠物料打擊物料而粉碎的狀態，不存在金屬機件間的撞擊和磨削的情況，如生產中落入鐵塊也可在粉碎腔中自然通過不會損壞機器；同時磨機轉子產生的氣流及流速起疏散和降低磨內的溫度，磨機（系統）在常溫常壓下工作，出磨水份≤2%，溫度＜40℃，利于磨機穩定運行。

產品細度好：采用HTDM華同動立磨機所獲得的產品細度均勻，顆粒外形好，采用機外（循環風）選粉機分級，細度調整控制方便，產能大、效率高。另外，動立磨可作為終粉磨磨機，可為陶瓷干法生產工藝提供基本條件。

表1 HTDM型系列華同動立磨主要技術參數（參考長石的粉磨）

3 動立磨技術在在陶瓷行業的應用及優勢

（1）陶瓷原料的粉磨加工，主要是指對硬質原料的粉磨，如長石、石英、石灰石、方解石、石膏、瑩石、滑石、白云石等中低硬度以上的礦料的粉磨和細磨，也可以應用到陶瓷熔塊及部分陶土的細磨作業。

（2）動立磨的規格及主要技術參數

動立磨的規格及主要技術參數如表1所示。

（3）華同動立磨在制備陶瓷原料長石粉中的應用

長石是陶瓷主要的硬質原料之一，并占有一定成分比例，粉磨能耗在陶瓷生產中也占有較大的比例。廣州市順達陶瓷原料公司，為了節省能耗，降低生產成本、提高產品質素，于2012年10月對原有生產線進行改造并采用了華同動立磨粉磨系統。改造前該廠粉磨（長石礦）生產線，破碎工序：一級破碎取用600 mm×900 mm顎式破碎機，二、三，級破碎分別采用一臺∮1500沖擊破碎機，出料粒度≤15 mm（俗稱礦沙），砂料全部為露天堆場；粉磨工序：采用∮1.83×7M球磨機閉路粉磨系統（干法連續進料），總裝機容量：306 kW、進料粒度≤15 mm、進料水份為10%、設計產量6～8 t/h，實際產量2～3 t/h，產品細度200目；單位電耗約100 kW·h/t，加上耗材約合120元/t，生產成本比較高。

表2 三種方案系統各項指標比較表

改造僅是在球磨機傍邊新上一套HTDM20華同動立磨粉磨系統（占地面積90 m2），原破碎工序無變。華同動立磨系統是干法連續加料出料的粉磨系統，由中間料侖、電磁振動加料器、磨機提升機、動立磨主機、選粉機提升機、選粉機、回料皮帶機組成閉路圈流粉磨系統；電控由觸摸屏數字式顯示對磨機電機（含選粉機主軸電機、風機電機等）電流載荷、主軸承潤滑系統、軸承溫度以及加料量等進行全自動撿控。生產過程是用鏟車把沙料送入料侖，經加料器進入磨機提升機提升，物料從磨機頂部進料管進入磨機粉磨，然后從底部卸料管進入選粉提升機再被送入選粉機進行分級，分級后精粉（產品），按生產和市場需要，一種型式是直接加入水攪拌池進入到濕法除鐵工序；另一種是送入料侖進行干粉袋包裝（噸裝）型式。新系統已于2013年三月成功投產；系統總裝機容量：267 kW，進料粒度≤15 mm（其中夾帶少量零散的40～100 mm石塊）、水份≥10%、產品細度；200目，產量：12～16 t／h，產品外加鐵（鐵污染）：0.002%，平均電耗：19 kW·h／t，加上耗材約合30～35元/t。改造前后比較：直接生產成本（電耗材耗），改造后降低85元～90元／t，節能效果及經濟效益非常明顯。

從生產情況看，如果進料水份降到6%以下（由于工廠處在珠江支流巴江河床內的特殊原因，不能加設棚蓋及倉庫），進料粒度降低到并控制在10 mm以內（如采用一臺HT一SHyp三合一多功能破磨機代替二、三級破碎的沖擊破，粒度可在5 mm以內），臺時產量將會進一步提高，生產成本就可進一步降低，經濟效益就更加顯注；同時生產車間清潔、無粉塵飛揚，全系統噪音最高的選粉機鼓風機噪音約在70分貝以下，立磨主機為50～60分貝。除下雨天外，工廠粉磨生產正常運行。

4 華同動立磨在陶瓷原料粉磨的應用選型

設定年產陶瓷硬質原料長石粉 （60～200目）10萬t，為滿足生產需要，可采用以下三種方案：

方案Ⅰ：HTDM20—Ⅰ華同動立磨系統

方案Ⅱ：5R4018A雷蒙磨系統

方案Ⅲ：擺輥式粉磨機系統

三種方案系統各項指標比較如表2所示。

從表2可以得出以下幾方面的結論：

（1）從上表中的比較可以顯然看出，選用方案Ⅰ華同動立磨系統，總裝機容量減少342 kW，比Ⅱ、Ⅲ方案年節電量約150萬度，每年僅生產運行費就減少了183～208萬多元；節電明顯，耗材少，尤其是避免二次污染，成本低，產品質素及經濟效益較之方案Ⅱ、Ⅲ好，并且能大幅度提高經濟效益。

（2）方案Ⅰ技術先進，效率高，產能大（是方案Ⅱ、Ⅲ的3～4倍），占地面積少（僅為方案Ⅱ、Ⅲ的30%～40%），噪音低（＜70 dB），無粉塵冒出、可達標文明生產，工藝設備緊湊，管理維護方便，是陶瓷原料粉磨加工的最佳設備及選擇。

（3）統觀Ⅱ、Ⅲ方案，單機（系統）產能低，要達到年產量的要求，必須要3臺套以上才能滿足，這樣一方面工藝生產線多，建筑面積必然增大，場地要多，另一方面粉塵大噪音高、環保難達標，管理繁雜；另外，最大的問題是：因雷蒙磨、擺輥式磨機所有的工作件幾乎都是鋼鐵制品，而且磨損大，物料受鐵污染較嚴重，大大增加了后續除鐵工序的負擔，同時存在維修工作量大、維護保養困難等問題。應用華同動立磨粉磨系統，在提高技術生產水平與產品質量，節約能源、人工費、大幅度降低生產成本，同化管理、改善操作環境、減少噪音及粉塵污染、文明生產、增強適應能力和市場競爭力等方面發揮不可估量的長遠效益。